Betriebserfahrungen mit der Deammonifikation · SBR 1 Vorlage Schlamm Ablauf Druckbelüftung2007: SBR 3 SBR 3 SBR 2 M M M Nitrifikation/ Denitrifikation Nitrifikation/ Denitrifikation

Betriebserfahrungen mit der Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt

Seminar am 16.12.2013

W. Gander und K. Thoma, ZKA Ingolstadt

Dr. Schreff und A. Hühn, Ing.-Büro Dr.-Ing. Schreff/Irschenberg

Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 2 16.12.2013


Zentralkläranlage und Müllverwertungsanlage Ingolstadt

ZKA Ingolstadt:

Ausbaugröße: 275.000 EW

zweistufige Anlage im System Belebung - Tropfkörper

Prozesswasserbehandlung

2. Stufe: Nitrifikationstropfkörper

1. Stufe: Hochlastbelebung

Schlammtrocknung mit Abluftbehandlung


Vorhabensträger: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit

Betreuung: Bayerisches Landesamt für Umwelt

Wiss. Begleitung: Technische Universität München (Prof. Horn / Dr. Lackner)

Zeitablauf

Herbst 2010: Auswahl ZKA Ingolstadt aus 11 Kläranlagen durch Fachjury

Dez. 2010: Start des Pilotprojekts durch Umweltminister Dr. Söder

Jan. – Sept. 2011: Planung, Ausschreibung, Vergabe, Bauausführung

Oktober 2011: Inbetriebnahme der neuen Gesamtanlage

Herbst 2013: Abschlussbericht Deammonifikation

Information zum Pilotvorhaben:


Methanol

Speicher

Zentrat

SBR 1

Vorlage

Schlamm

Ablauf

Druckbelüftung

SBR 3

SBR 2 M

M

M

Nitrifikation/

Denitrifikation

Nitrifikation/

Denitrifikation

Nitrifikation/

Denitrifikation

M

M

M

Verfahrensschema vor Umbau auf Deammonifikation:

3 SBR Behälter a 560 m³

Fracht: 450 kg NH4-N/d

Planung und Bau der Prozessanlage:

2002: SBR 1+2

2007: SBR 3


Methanol

Druckbelüftung

Gesamtkonzept Umbau Deammonifikation

Prozessparameter Maßnahme

Sauerstoffbedarf Neubau Gebläsestation (geringerer Lufteintrag)

Anpassung Rohrleitungen, Belüfterelemente

Zyklusgestaltung Erneuerung und Ergänzung der Messtechnik

Änderung / Anpassung der Steuerung

Temperatur a) Isolierung SBR-Behälter, Speicher

b) Abdeckung SBR-Behälter, Speicher

c) Wärmetauscher zur Aufheizung entfällt

Biozönose Animpfung durch Schlammlieferung von anderen

Kläranlagen

→ Einsatz des SBR-Verfahrens (Belebtschlamm)

→ einstufiges System


Gesamtkonzept Umbau Deammonifikation

V= 636 m3

SBR 1

Rührwerk Aufstieg

Stromleitung 5x....m2

Leerrohr 1xDN100 Signalleitungen

Signalleitungen 1xDN100 Leerrohr

Leistungskabel 1xDN100 Leerrohr

Schacht fürAnschlussleitungenSBR 3

Schacht S5

PWB-ÜS-RL-01-150-180

zur Vorlage EntwÌsserung

-0,95

PWB-ÜS-RL-01-150-180

-0,95

-1,20Schlammablassleitung SBR 1+2Kra

hnbahn

Entwässerung

(366,95 m)WSP

D= 11,0 m

SBR-Vorlage

mRO 363,285 -1,265

364.469

±0,00

KS

(Reserve)

Fe3 Cl

Entschäumer

Dosierstation

Fe3 Cl(Reserve)

Notduschemit Augendusche

DosierstationPWB-EDC-RL-04-09-12Eisen-III-Chlorid

(369,22 m)

Zwischenpodest

0°

270°

90°

180°

Qmax= 60 m3/h

TrÏbwasser FB01

TrÏbwasser FB02

TrÏbwasser FB03

Anschluss an bestehende Leitungim Leitungskeller

Trübwasser 1DN125, 175



PWB-PAW-RL-04A-125-150

-0,95/-1,20

-0,95

-0,95

PWB-PAW-RL-04B-110-125Bypassleitung

PWB-PAW-RL-04-125-140-1,20

-1,20

-1,20

90°

0°180°

270°

90°

0°180°

270°

PWB-PAW-RL-05-150-180

-0,95

-1,20

-0,95

-1,20

Methanol

LuftanschlussSBR 3

Rohrstütze

Rohrstütze

Rohrstütze

Rohrstütze

Rohrstütze

Rührwerk

Rührwerk

GrünflächeGrünfläche

container

90°

0°180°

270°

Podest

14.05

1.3

35

???

Anschluss an best.Gitterrost

Pumpensumpf1,0x1,0x0,70m

363.75

364.55

2.206

Aushubbereich

1,0-1,5m

Mess-geräte

LeerrohreDN 125

Schachtstillgelegt

???

(1.20x0.80 innen)

(Schlamm)(Zulauf)

(Ablauf)

schachtKabel-

Luftltg. SBR 1

Luftltg. SBR 2

1

3

M

M

M

M

M

M

Geblä

se 1

Geblä

se 2

Geblä

se 3

Fällm

itte

l-dosie

rung

Notd

usche

Ents

chäum

er-

dosie

rung

Bra

uchw

asser-

behälter

an B

esta

nd

anschlie

ßen

ne

u

3

4/5

4/5 4/5

Rührwerk

7

6

SBR 2 SBR 3

SBR 1

Speicher

SBR 1: Beibehaltung N/DN

Keine Isolierungsmaßnahmen

Anschluss an großes und kleines Gebläse

Sicherheit N-Elimination

SBR 2 und 3:

Wärmedämmung Mantelfläche

Angepasste Gfk-Abdeckung

Speicherbehälter:

Wärmedämmung Mantelfläche

Schwimmabdeckung

Anpassung Gebläse (3+1)

Anpassung EMSR-Technik


Gebläse

Isolierung der Behälter: Ausgangszustand


Isolierung der Behälter: Bauphase


Isolierung und Abdeckung der Behälter: Endzustand


Methanol

Speicher

Zentrat

SBR 1

Vorlage

Schlamm

Ablauf

Druckbelüftung

(3+1 Drehkolbengebläse)

je 30 kW und 90 kW

SBR 3

SBR 2 M

M

M

Nitrifikation/

Denitrifikation

Deammo-

nifikation

Deammo-

nifikation

M

M

M

Verfahrensschema nach Umbau auf Deammonifikation


Feststoffeintrag nach Betriebsstörung

Feststoffregime

Füllstand

Nitrat

Ammonium

Durchfluss


Mögliche Ursachen zur Hemmung der ANAMMOX-Aktivität

Hydrolyse

N-Rückbelastung

Denitrifikation

Aerober Abbau

02-Limitierung

Aktive Biomasse

Feststoffeintrag durch abgesetzten Faulschlamm

Hydrolyse- und Stoffwechselprodukte

Abbau der Zwischenprodukte

Rücklösung von Speicherstoffen

Feststoffregime

Negative Auswirkungen durch

Feststoffeintrag bzw. zu hohem

Schlammalter


NH4-N Umsatzleistung und TS-Gehalt im Zulauf

Feststoffregime

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

14. Nov. 14. Jan. 14. Mrz. 14. Mai. 14. Jul. 14. Sep. 14. Nov. 14. Jan. 14. Mrz. 14. Mai.

NH

4-N

Um

sa

tz [

kg

m-3

d-1

]

TS

Zu

lau

f [m

g/l

]

TS NH4-N Umsatz


NH4-N Umsatzleistung und TS-Gehalt im Reaktor

Feststoffregime

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

Nov. 11 Jan. 12 Mrz. 12 Mai. 12 Jul. 12 Sep. 12 Nov. 12 Jan. 13 Mrz. 13 Mai. 13

NH

4-N

Um

sa

tz [

kg

m-3

d-1

]

TS

-Bio

ma

ss

e [

g/l

]

TS NH4-N Umsatz


Vermeidung Feststoffeinträge

Bestandsaufnahme Vorlage und Speicher

Außerbetriebnahme Vorlage

Überwachung TS-Gehalt im Zulauf

Automatisierung Schlammabzug aus Speicher

Feststoffregime

Entleerung und Reinigung Vorlage und Speicher

Feststoffregime


Überwachung des TS-Gehaltes im Reaktorzulauf

Feststoffregime

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0

20

40

60

80

100

120

140

00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00

TS

-Ge

halt

[m

g/l]

Du

rch

sa

tz [

cb

m/d

]

Durchsatz TS


Außerbetriebnahme der Vorlage

Automatisierung Schlammabzug Speicher

Feststoffregime


Automatisierung Schlammabzug Speicher

Rühren /Absetzen

1. Variable Zeiteinstellung

2. Solldrehzahl Rührwerk

Schlammabzug

1. Variable Startzeit

2. Dauer Schlammabzug

3. Abschaltung über TS

V

Feststoffregime


Anfahrbetrieb nach technischen Betriebsstörungen


Auswirkungen defekter Belüfterplatten beim SBR 3

Technische Betriebsstörungen

Ammonium

O2-Konz.


Austausch defekter Belüfterplatten

Biomassespeicherung im Vorlagebehälter

Anfahrbetrieb-Technische Betriebsstörungen


Herausforderungen im Anfahrbetrieb

hohe O2 Konz. – niedrige Temperatur = Nitratanstieg


Nitrat

Temp.

O2-Konz.


Herausforderungen im Anfahrbetrieb Teil I

Zugabe von je 50m3 Biomasse und Prozesswasser

O2-Konz 1,5 mg/l T=25°C pH 7,1 Anstieg Nitrat

Luftmenge verringert auf minimale Gebläseleistung

O2-Konz 2 mg/l T=23°C pH 6,9 Anstieg Nitrat

Start mit Normaleinstellungen

O2-Konz >3 mg/l T=23°C pH 6,9 Anstieg Nitrat



Herausforderungen im Anfahrbetrieb Teil II

Normalbetrieb nach 3 Wochen

Sukzessive kontrollierte Erhöhung der Sauerstoffzufuhr

Änderung Intervallbelüftung Erhöhung Gebläseleistung

Intervallbelüftung geändert, Belüftung [an] 3min. [aus] 11min.

O2-Konz <1 mg/l T=steigt pH steigt Nitrat stabil

Intervallbelüftung geändert, Belüftung [an] 3min. [aus] 8min.

O2-Konz 1 mg/l T=25°C pH 7,0 Anstieg Nitrat



Verfahrensvergleich Stickstoffelimination

Einstufige Deammonifikation

Bewertungen

Einheit

N/DN

Mischbetrieb:

2/3 Deammonifikation

1/3 N/DN

Prozesswassermenge [m³/d] 400 400

Methanolverbrauch Tonnen/a 210 70

Stromverbrauch kwh/a 420.000 240.000

Personalaufwand h/w 13 20

Prozessstabilität - stabil schwankend

Betriebskosten € 223.000 113.500


Schlussfolgerungen

Die einstufige Deammonifikation ist derzeit noch ein sehr anspruchsvoller

Prozess

Vorteilhaft ist, wenn Prozessstörungen ausgeglichen werden können

Forschungsbedarf besteht bei der Unterdrückung der Nitritoxidation

Wirtschaftliche Vorteile rechtfertigen den Einsatz des Verfahrens

Einstufige Deammonifikation


Documents

Betriebserfahrungen mit der Deammonifikation · SBR 1 Vorlage Schlamm Ablauf Druckbelüftung2007: SBR 3 SBR 3 SBR 2 M M M Nitrifikation/ Denitrifikation Nitrifikation/ Denitrifikation